OBJECTIF
Définir les puissances d'exposant négatif d'un nombre (a−n = 1/an), et savoir multiplier et diviser des puissances.
Les puissances de 10 sont le cas le plus utile : les écrire en écriture décimale, et inversement.
OA 3e-puissances-01 · puissances d'exposant négatif
OA 3e-puissances-02 · multiplier et diviser des puissances
Ce que tu sais déjà. Une puissance, c'est un produit de facteurs égaux : 104 = 10 × 10 × 10 × 10. Ici, on étend aux
exposants négatifs et on apprend à calculer avec les puissances de 10.
a
Puissance d'exposant entier positif
DÉFINITION
Pour un entier
n ⩾ 1,
an est le produit de n facteurs égaux à a.
an = a × a × … × a (n facteurs)
Cas des puissances de 10 : 10n est le nombre formé d'un 1 suivi de n zéros.
103 = 10 × 10 × 10 = 1 000 · 106 = 1 000 000 · 25 = 2 × 2 × 2 × 2 × 2 = 32
⚠️ L'exposant compte les facteurs, pas les zéros au hasard : pour 105, il y a 5 zéros (100 000), pas 4.
b
Exposant nul et exposant négatif
À RETENIR
- Exposant nul : par convention, a0 = 1 (avec a ≠ 0).
- Exposant négatif : a−n est l'inverse de an.
a−n = 1an (a ≠ 0)
Exemples : 2−3 = 123 = 18 · (−3)−2 = 1(−3)2 = 19 · 10−3 = 1103 = 0,001.
Cas des puissances de 10 (le plus utile pour la notation scientifique)
10−n = 110n est un nombre décimal avec un 1 au n-ième rang après la virgule. On le lit dans le tableau :
| Puissance | 103 | 102 | 101 | 100 | 10−1 | 10−2 | 10−3 |
| Valeur | 1 000 | 100 | 10 | 1 | 0,1 | 0,01 | 0,001 |
💡 D'une colonne à la suivante vers la droite, l'exposant diminue de 1 et le nombre est divisé par 10. C'est ce qui donne du sens à 100 = 1 puis aux exposants négatifs.
⚠️ Un exposant négatif ne rend pas le nombre négatif : 10−2 = 0,01, un nombre positif (juste très petit).
c
Multiplier et diviser des puissances
LES DEUX RÈGLES
Pour un nombre
a ≠ 0 et des entiers relatifs
m et
n :
am × an = am+n (on additionne les exposants)
aman = am−n (on soustrait les exposants)
On s'en sert surtout avec les puissances de 10, mais la règle vaut pour toute base :
• 25 × 2−2 = 25+(−2) = 23 = 8
• 105 × 10−2 = 105+(−2) = 103 = 1 000
• 107103 = 107−3 = 104 = 10 000
• 10310−2 = 103−(−2) = 103+2 = 105
⚠️ Piège fréquent : diviser par 10−n revient à soustraire un nombre négatif, donc à ajouter : m − (−n) = m + n. On ne « descend » pas le signe n'importe comment.
Multiplier → on additionne les exposants. Diviser → on soustrait les exposants. (Attention aux signes des exposants.)
MÉTHODE — pas à pas
- Écriture décimale ↔ puissance : exposant positif = nombre de zéros après le 1 ; exposant négatif = rang du 1 après la virgule.
- Produit de puissances de même base : additionner les exposants.
- Quotient de puissances de même base : soustraire les exposants (attention au signe).
- Vérifier avec les valeurs décimales quand c'est possible.
✅ Vérification. 105 × 10−2 : on peut aussi écrire 100 000 × 0,01 = 1 000 = 103. La règle et le calcul décimal donnent le même résultat.
L'essentiel
- Exposant négatif : a−n = 1an (a ≠ 0), un nombre positif. Pour n entier positif, 10n est un 1 suivi de n zéros ; 100 = 1.
- Produit : am × an = am+n (on additionne les exposants).
- Quotient : am ÷ an = am−n (on soustrait — soustraire un exposant négatif revient à ajouter).
➜ Prochaine fiche : la notation scientifique d'un nombre (a × 10n).